气液两相流实验指导

实验三气液两相流实验
气液两相流是近几十年发展起来的一门新学科，在热能、动力、化工、核能、制冷、石油、冶金、航空航天、气力输送、液力输送、叶轮机械、生物技术、电子设备冷却等领域均有重要应用，已经成为研制、设计和运转这些重要工业关键设备的必备理论知识。

通过气液两相流的实验研究，是掌握气液两相流规律的基本方法。

本实验指导书根据目前已有的科研成果和国内外有关的成就，结合热能工程专业特点，针对大型电站锅炉中的水动力问题，制定如下实验内容：①垂直上升管中气液两相流的流型和管内气液两相流的压力降；②倾斜管中气液两相流的流型和管内气液两相流的压力降；③气液两相流流经孔板的流型；④气液两相流流经文丘里管的流型；⑤水平集箱和垂直并联管的管道系统通过以上实验内容，希望能达到下列目的：①了解大型电站锅炉中的水动力特性和两相流基本现象；②能够从基本原理与动手实践的角度切实训练学生进行实验的基本能力，使学生知其然、也知其所以然；③使学生从实验设计、仪器选型、实验操作、数据提取与分析处理等各个环节能够训练出真正的实验技能，能够完成合格的实验报告。

实验1 垂直上升管中气液两相流特性实验
一、实验目的：
1. 在大型电站锅炉中垂直布置的锅炉水冷壁管被广泛应用，本实验将模拟其两相流现象和水动力特性；
2. 通过观察垂直上升管中气液两相流的流型,进一步加深了解垂直上升管中气液两相流型的特点；
3. 对垂直上升管中气液两相流的压力降有比较直观的认识，并掌握垂直上升管中气液两相流的压力降的计算方法；
二、实验仪器：
仪器名称型号参数范围
磁力泵50CQ-50 130L/min
空气压缩机V-1.2/10 1.2m3/min
电磁流量计MF/E2004011100EH11 282.6 L/min
涡轮气体流量计CP 32700-10 1-5L/min
涡轮气体流量计CP 32700-16 5-50 L/min
涡轮气体流量计CP 32700-22 50-500 L/min
差压变送器1151DP4E22B3 10KPa
差压变送器1151DP5E22B3 100KPa
压力变送器1151GP6E22B3 300KPa
三、实验原理图：
1
11
6
4
44
5
2
3
129
810
137
13
8
1 水箱
2 空气压缩机
3 磁力泵
4 涡轮流量计 5电磁流量计 6 气液混合器
7 减压阀 8 调节阀 9截止阀 10球阀 11 水集箱 12 针阀 13 过滤器
四、实验任务：
1.观察垂直上升管中气液两相流的流型：
(1)打开系统电源，使气体、液体流量计预热2分钟；然后打开采集程序，记下采集程序
上显示的气路和水路温度（根据此温度查出水和空气的密度）；
(2)打开磁力泵，将主路的调节阀开度调小和旁路的调节阀开度调大,同时将垂直上升管实验
段水路的球阀开启，使水缓慢地流过实验段，直到取压管内大体上充满水为止；
(3)关闭磁力泵和水路的球阀,打开空气压缩机和气路的球阀,将50-500L/min涡轮流量计一
路的针阀开启，调节针阀开度,使涡轮气体流量计所测得的体积流量保持在300L/min；
打开磁力泵，调节主路和旁路的调节阀开度,将主路阀门开度达到最小，旁路阀门开度达到最大。

按下表调节气量和水量，观察并记录垂直上升管中气液两相流的流型的变化；
水流量（L/min）0.6-1.6 0.7-1.4
空气（L/min）160-220 18-36
流型环状流块状流
水流量（L/min）0.65-1.5 3.6-5.6
空气（L/min）5-158.6-15.6
流型弹状流泡状流
（4）实验完毕时，先关闭磁力泵，然后关闭实验段水路的球阀，再关闭气路的球阀，最后关闭空气压缩机同时关闭气路的针阀。

2. 气液两相流流经垂直上升管的压力降：
(1)打开系统电源，使气体、液体流量计预热2分钟；然后打开采集程序，记下采集程序上
显示的气路和水路温度（根据此温度查出水和空气的密度）；
(2)打开磁力泵，将主路的调节阀开度调小和旁路的调节阀开度调大,同时将垂直上升管实验
段水路的球阀开启，使水缓慢地流过实验段，直到取压管内大体上充满水为止；
(3)关闭磁力泵和水路的球阀,打开空气压缩机和气路的球阀,将50-500L/min涡轮流量计一
路的针阀开启，调节针阀开度,使涡轮气体流量计所测得的体积流量保持在300L/min；
打开磁力泵，调节主路和旁路的调节阀开度,将主路阀门开度达到最小，旁路阀门开度达到最大。

按下表调节气量和水量，观察并记录垂直上升管中气液两相流的压力降变化；
水流量（L/min）0.6-1.6 0.7-1.4
空气（L/min ）
160-220 18-36 流 型 环状流 块状流 水流量（L/min ） 0.65-1.5 3.6-5.6 空气（L/min ）
5-15 8.6-15.6 流 型
弹状流
泡状流
（4）实验完毕时，先关闭磁力泵，然后关闭实验段水路的球阀，再关闭气路的球阀，最后
关闭空气压缩机同时关闭气路的针阀。

五、实验报告要求：
1 对应实验中涡轮流量计显示的空气流量和电磁流量计显示的水流量，根据以下公式计算出气相折算速度和液相折算速度 ：
G
G Q J A
=
L
L Q J A
=
式中 G J ——气相折算速度，m/s ；
L J ——液相折算速度，m/s ；
G Q ——气相体积流量，m 3/s ；
L Q ——液相体积流量，m 3/s ；
A ——管道横截面积，m 2; （本实验管子内径为14.5mm ）
2 根据实验中的每一种情况分别计算出的2
G G J ρ和2L L J ρ，对照下图找出所对应的流型，
并与实验观察到的流型对比
10
5
10
6
2
G G
J ρ2L L
J ρ
3 根据实验中的每一种情况，根据下面的公式分别计算出垂直上升管中气液两相流的压力降，并与实验记录的压力降进行对比
g F P P P ∆+∆=∆
P ∆——总压力降；
F P ∆——摩擦阻力压力降 2
2
m m
F u L P D ρλ∆=
g P ∆——重位压力降 gL P m g ρ=∆
式中 λ——单相液体摩擦阻力系数，根据Moody 图或按相应公式计算；
L ——管子长度，m; （本实验为1m ）
D ——管子内径，m; （本实验为14.5mm ）
m ρ——均匀流动时气液两相流平均密度，Kg/m 3
m u ——均匀流动时气液两相流平均流速，m/s
其中
G G L L
m G L
Q Q Q Q ρρρ+=
+ G L
m Q Q u A
+=
实验2 倾斜管中气液两相流特性实验
一、实验目的：
1.在工业锅炉中螺旋管锅炉被广泛应用，本实验将模拟其两相流现象和水动力特性；
2.通过观察倾斜管中气液两相流的流型，进一步加深了解倾斜管中气液两相流流型的特点；
3.对倾斜管中气液两相流的压力降有比较直观的认识，并掌握倾斜管中气液两相流压力降的计算方法；
二、实验仪器：
仪器名称型号参数范围
磁力泵50CQ-50 130L/min
空气压缩机V-1.2/10 1.2m3/min
电磁流量计MF/E2004011100EH11 282.6 L/min
涡轮气体流量计CP 32700-10 1-5L/min
涡轮气体流量计CP 32700-16 5-50 L/min
涡轮气体流量计CP 32700-22 50-500 L/min
差压变送器1151DP4E22B3 10KPa
差压变送器1151DP5E22B3 100KPa
压力变送器1151GP6E22B3 300KPa
三、实验原理图：
1 水箱
2 空气压缩机
3 磁力泵
4 涡轮流量计 5电磁流量计 6 气液混合器
7 减压阀 8 调节阀 9截止阀 10球阀 11 水集箱 12 针阀 13 过滤器
四、实验任务：
1.观察倾斜管中气液两相流的流型：
(1)打开系统电源，使气体、液体流量计预热2分钟；然后打开采集程序，记下采集程序上
显示的气路和水路温度（根据此温度查出水和空气的密度）；
(2)打开磁力泵，将主路的调节阀开度调小和旁路的调节阀开度调大,同时将倾斜管实验段水
路的球阀开启，使水缓慢地流过实验段，直到取压管内大体上充满水为止；
(3)关闭磁力泵和水路的球阀,打开空气压缩机和气路的球阀,将50-500L/min涡轮流量计一
路的针阀开启，调节针阀开度,使涡轮气体流量计所测得的体积流量保持在300L/min；
打开磁力泵，调节主路和旁路的调节阀开度,将主路阀门开度达到最小，旁路阀门开度达到最大。

按下表调节气量和水量，观察并记录倾斜管中气液两相流的流型的变化；
水流量（L/min）0.5-1.4 1.5-2.1
空气（L/min）220-280 58-96
流型环状流间歇流
水流量（L/min） 1.73-2.3
空气（L/min）5-13
流型分层流
（4）实验完毕时，先关闭磁力泵，然后关闭实验段水路的球阀，再关闭气路的球阀，最后
关闭空气压缩机同时关闭气路的针阀。

2. 气液两相流流经倾斜管的压力降：
(1)打开系统电源，使气体、液体流量计预热2分钟；然后打开采集程序，记下采集程序上显示的气路和水路温度（根据此温度查出水和空气的密度）；
(2)打开磁力泵，将主路的调节阀开度调小和旁路的调节阀开度调大,同时将倾斜管实验段水路的球阀开启，使水缓慢地流过实验段，直到取压管内大体上充满水为止；
(3)关闭磁力泵和水路的球阀,打开空气压缩机和气路的球阀,将50-500L/min 涡轮流量计一路的针阀开启，调节针阀开度,使涡轮气体流量计所测得的体积流量保持在300L/min ；打开磁力泵，调节主路和旁路的调节阀开度,将主路阀门开度达到最小，旁路阀门开度达到最大。

按下表调节气量和水量，观察并记录倾斜管中气液两相流的压力降变化；
水流量（L/min ） 0.5-1.4 1.5-2.1 空气（L/min ）
220-280 58-96 流 型 环状流 间歇流 水流量（L/min ） 1.73-2.3 空气（L/min ）
5-13 流 型
分层流
（4）实验完毕时，先关闭磁力泵，然后关闭实验段水路的球阀，再关闭气路的球阀，最后
关闭空气压缩机同时关闭气路的针阀。

五、实验报告要求：
1 对应实验中涡轮流量计显示的空气流量和电磁流量计显示的水流量，根据以下公式计算出气相折算速度和液相折算速度 ：
G
G Q J A
=
L
L Q J A
=
式中 G J ——气相折算速度，m/s ；
L J ——液相折算速度，m/s ；
G Q ——气相体积流量，m 3/s ；
L Q ——液相体积流量，m 3/s ；
A ——管道横截面积，m 2; （本实验管子内径为14.5mm ）
2 根据实验中的每一种工况分别计算出的G J 和L J ，并画出流经倾斜管的气液两相流的流型图
3 根据实验中的每一种情况，根据下面的公式分别计算出倾斜管中气液两相流的压力降，并与实验记录的压力降进行对比
g F P P P ∆+∆=∆
P ∆——总压力降；
F P ∆——摩擦阻力压力降 2
2
m m
F u L P D ρλ∆=
g P ∆——重位压力降 gL P m g ρ=∆sina
式中 λ——单相液体摩擦阻力系数，根据Moody 图或按相应公式计算；
L ——管子长度，m; （本实验为1m ）
D ——管子内径，m; （本实验为14.5mm ）
m ρ——均匀流动时气液两相流平均密度，Kg/m 3
m u ——均匀流动时气液两相流平均流速，m/s
a ——倾斜角（本实验为20︒） 其中
G G L L
m G L
Q Q Q Q ρρρ+=
+ G L
m Q Q u A
+=
实验3 气液两相流流经孔板的特性实验
一、实验目的：
1.在锅炉水动力特性调整和气液两相流测量中经常用到孔板，本实验将模拟气液两相流流经孔板的两相流现象和水动力特性；
2.通过观察垂气液两相流流经孔板的流型，进一步加深了解气液两相流流经孔板的流型的特点；
二、实验仪器：
仪器名称型号参数范围
磁力泵50CQ-50 130L/min
空气压缩机V-1.2/10 1.2m3/min
电磁流量计MF/E2004011100EH11 282.6 L/min
涡轮气体流量计CP 32700-10 1-5L/min
涡轮气体流量计CP 32700-16 5-50 L/min
涡轮气体流量计CP 32700-22 50-500 L/min
差压变送器1151DP4E22B3 10KPa
差压变送器1151DP5E22B3 100KPa
压力变送器1151GP6E22B3 300KPa
三、实验原理图：
1 水箱
2 空气压缩机
3 磁力泵
4 涡轮流量计 5电磁流量计 6 气液混合器
7 减压阀 8 调节阀 9截止阀 10球阀 11 水集箱 12 针阀 13 过滤器
四、实验任务：
1.观察孔板中气液两相流的流型：
(1)打开系统电源，使气体、液体流量计预热2分钟；然后打开采集程序，记下采集程序上
显示的气路和水路温度（根据此温度查出水和空气的密度）；
(2)打开空气压缩机和气路的球阀,将50-500L/min涡轮流量计一路的针阀开启，调节针阀开
度,使涡轮气体流量计所测得的体积流量保持在300L/min；打开磁力泵，调节主路和旁
路的调节阀开度,将主路阀门开度达到最小，旁路阀门开度达到最大。

按下表调节气量和水量，观察并记录气液两相流流经孔板的流型变化；
水流量（L/min ） 1.4-1.8 1.7-2.5 空气（L/min ）
240-280 120-210 流 型 环状流 波状流 水流量（L/min ） 1.2-1.5 空气（L/min ）
8-11 流 型
分层流
（3）实验完毕时，先关闭磁力泵，然后关闭实验段水路的球阀，再关闭气路的球阀，最后
关闭空气压缩机同时关闭气路的针阀。

五、实验报告要求：
1 对应实验中涡轮流量计显示的空气流量和电磁流量计显示的水流量，根据以下公式计算出气相折算速度和液相折算速度 ：
G
G Q J A
=
L
L Q J A
=
式中 G J ——气相折算速度，m/s ；
L J ——液相折算速度，m/s ；
G Q ——气相体积流量，m 3/s ；
L Q ——液相体积流量，m 3/s ；
A ——管道横截面积，m 2; （本实验管子内径为14.5mm ）
2 根据实验中的每一种工况分别计算出的G J 和L J ，并画出流经孔板的气液两相流的流型图：
①当来流为分层流时，两相流流过孔板时在孔口处形成一股液体射流。

当来流呈波状分层流时，孔板中的气液两相流的流型和来流相近；
②当来流为波状流时，两相流流过孔板时在孔口处形成一股液体射流，在孔板下游与孔板相距为管道直径30倍的距离处恢复来流的流型。

当泡沫流体未流来时，在孔板及其下游均为分层流型；
③当来流为环状流时，两相流流过孔板时在孔口处混合均匀地射流，在孔板下游与孔板相距为管道直径10倍的距离处恢复来流的流型；
实验4 气液两相流流经文丘里管的特性实验
一、实验目的：
1.在锅炉水动力特性调整和气液两相流测量中经常用到文丘里管，本实验将模拟气液两相流流经文丘里管的两相流现象和水动力特性；
2.通过观察气液两相流流经文丘里管的流型，进一步加深了解气液两相流流经文丘里管流型的特点；
二、实验仪器：
仪器名称型号参数范围
磁力泵50CQ-50 130L/min
空气压缩机V-1.2/10 1.2m3/min
电磁流量计MF/E2004011100EH11 282.6 L/min
涡轮气体流量计CP 32700-10 1-5L/min
涡轮气体流量计CP 32700-16 5-50 L/min
涡轮气体流量计CP 32700-22 50-500 L/min
差压变送器1151DP4E22B3 10KPa
差压变送器1151DP5E22B3 100KPa
压力变送器1151GP6E22B3 300KPa
三、实验原理图：
1 水箱
2 空气压缩机
3 磁力泵
4 涡轮流量计 5电磁流量计 6 气液混合器
7 减压阀 8 调节阀 9截止阀 10球阀 11 水集箱 12 针阀 13 过滤器
四、实验任务：
1.观察气液两相流流经文丘里管的流型：
(1)打开系统电源，使气体、液体流量计预热2分钟；然后打开采集程序，记下采集程序上
显示的气路和水路温度（根据此温度查出水和空气的密度）；
(2)打开空气压缩机和气路的球阀,将50-500L/min涡轮流量计一路的针阀开启，调节针阀开
度,使涡轮气体流量计所测得的体积流量保持在300L/min；打开磁力泵，调节主路和旁路的调节阀开度,将主路阀门开度达到最小，旁路阀门开度达到最大。

按下表调节气量和水量，观察并记录气液两相流流经文丘里管的流型变化；
水流量（L/min ） 1.4-1.8 1.7-2.5 空气（L/min ）
240-280 120-210 流 型 环状流 波状流 水流量（L/min ） 1.2-1.5 空气（L/min ）
8-11 流 型
分层流
（3）实验完毕时，先关闭磁力泵，然后关闭实验段水路的球阀，再关闭气路的球阀，最后
关闭空气压缩机同时关闭气路的针阀。

五、实验报告要求：
1 对应实验中涡轮流量计显示的空气流量和电磁流量计显示的水流量，根据以下公式计算出气相折算速度和液相折算速度 ：
G
G Q J A
=
L
L Q J A
=
式中 G J ——气相折算速度，m/s ；
L J ——液相折算速度，m/s ；
G Q ——气相体积流量，m 3/s ；
L Q ——液相体积流量，m 3/s ；
A ——管道横截面积，m 2; （本实验管子内径为14.5mm ）
2 根据实验中的每一种工况分别计算出的G J 和L J ，并画出流经文丘里管的汽液两相流的流型图：
①当来流为分层流时，两相流流过文丘里管时气液两相流仍为分层流型，但分界面略有波动；
②当来流为波状流时，在文丘里管中当泡沫状流体未流来时，在喉部和下游气液两相呈分层流型；当泡沫状流体流过时，在文丘里管扩散段上部形成泡沫状流动，下部为低速液体流动；
③当来流为环状流时，两相流流过文丘里管时气液两相流仍为环状流型；
实验5 水平集箱和垂直并联管管道系统的特性实验
一、实验目的：
1.在大型电站锅炉中不同进口方式的多根并联管在锅炉联箱中被广泛应用，本实验将模拟其两相流现象和水动力特性；
2.通过观察水平集箱和垂直并联管中气液两相流的流型，进一步加深了解气液两相流流型的特点；
3.对分配联箱中流型对流量分配以及各分支管中流型的影响有比较直观的认识；
二、实验仪器：
仪器名称型号参数范围
磁力泵50CQ-50 130L/min
空气压缩机V-1.2/10 1.2m3/min
电磁流量计MF/E2004011100EH11 282.6 L/min
涡轮气体流量计CP 32700-10 1-5L/min
涡轮气体流量计CP 32700-16 5-50 L/min
涡轮气体流量计CP 32700-22 50-500 L/min
差压变送器1151DP4E22B3 10KPa
差压变送器1151DP5E22B3 100KPa
压力变送器1151GP6E22B3 300KPa
三、实验原理图：
1 水箱
2 空气压缩机
3 磁力泵
4 涡轮流量计 5电磁流量计 6 气液混合器
7 减压阀 8 调节阀 9截止阀 10球阀 11 水集箱 12 针阀 13 过滤器
四、实验任务：
1.观察水平集箱和垂直并联管中气液两相流的流型：
(1)打开系统电源，使气体、液体流量计预热2分钟；然后打开采集程序，记下采集程序上
显示的气路和水路温度（根据此温度查出水和空气的密度）；
(2)打开空气压缩机和气路的球阀,将50-500L/min涡轮流量计一路的针阀开启，调节针阀开
度,使涡轮气体流量计所测得的体积流量保持在300L/min；打开磁力泵，调节主路和旁路的调节阀开度,使电磁流量计保持在4L/min，根据下表调节涡轮气体流量计的量程，观察并记录水平集箱和垂直并联管中气液两相流的流型变化；
涡轮流量计（L/min）300 280 260 230 200 180 150 120 100 涡轮流量计（L/min）80 60 40 20 10 8
（3）实验完毕时，先关闭磁力泵，然后关闭实验段水路的球阀，再关闭气路的球阀，最后关闭空气压缩机同时关闭气路的针阀。

2 分配联箱中流型对流量分配以及各分支管中流型的影响：
（1）当气液两相流流量很小时, 分配联箱中的流型是分层流动时,两相分开流动,气相在上,液相在下。

因为分支管的入口与联箱的接口在联箱的上部,所以,在距联箱入口近的地方,气相会阻碍液相进入分支管,从而使气相本身有更容易进入距离分配联箱入口近的分支管的趋势,因此,大多数的气相都会从距离分配联箱入口近的管通过。

这时第一根分支管中几乎全是气相,管壁上只有一层极薄的液膜(几乎没有) 。

（2）当气液两相流量进一步提高时, 分配联箱入口流型转变为波状流。

分配联箱入口处液相波动更加激烈, 波浪的顶峰会到达分配联箱的顶部,从而形成间歇状流动。

当分配联箱顶部流过气相时,管1的进口处会随之流入气体;当分配联箱顶部流过液相时,管1的进口处会随之流入液相，从而使管1也发生间歇状流动。

这时有更多的液相直接流入第1根分支管。

第一根分支管对气相的分流仍很大,这就使第一根分支管后的联箱中的流速大大减小,在管2处分配联箱中又接近了分相流动。

于是,就出现了以下现象:管1中是间歇状流,管2中是环状流(几乎全气) 的情况。

当气液两相流量较小时,管2处会发生停滞。

（3）当气相流量进一步提高,分配联箱入口流动状况分布在环状流型区,分配联箱入口会发生环状流,引起距分配联箱入口近的管中产生环状流。

随着流量的变大,环状流型会向后面的管推进,使各管渐次达到环状流。

总的来讲,第一根分支管对气相始终存在大份额分流,使距离分配联箱入口远的分支管中气相流量很小,干度较小,从而使其重位压降远远大于第一根分支管。

当这些干度小的管中
的重位压降和摩阻压降之和大于或等于分支管两端压力降时,就会在这些管中产生流动的停滞或倒流或兼而有之。

越远离分配联箱入口的管越容易发生停滞或倒流。

由以上阐述看出,分配联箱入口流型对各分支管中的相分配起很大的作用,进而影响流量分配。

五、实验报告要求：
1 在水平集箱和垂直并联管管道系统中，结合实验中所观察到的现象，具体说明在气- 水两相流的低流量工况下,分配联箱中的各种流型对分支管中流量分配特性以及流型分布的影响；
2 阐述在实验中所观察到的距离分配联箱入口近的分支管(在这里是管1) 的流型，以及该管对气相的分流和对其后的分支管中的流型和流量分配的影响；
3 气液两相流量的分配很不均匀但却是有规律的，这时气相更容易进入五根垂直上升管的哪一根？这说明了什么现象？（气相有进入距离分配联箱入口近的管的趋势）
附录一 电磁流量计
根据法拉第电磁感应定律，当导体在磁场中作切割磁力线方向运动时，导体两端就会产生感应电动势，它的大小与磁感应强度B ，导体的长度L 和运动速度
v '成正比。

当三者互
相垂直时，感生电动势的大小为 Bv L ε'=
电磁流量变送器就是利用这一原理制成的，见上图，只是其中切割磁力线的导体不是一般的金属导体，而是具有一定电导率的液体流柱，切割磁力线的长度是两电极之间的距离，近似等于液柱的直径D 。

现用被测液体的平均流速v 代替导体的运动速度v '，可得
BDv ε=
当磁感应强度B 及两电极的距离D 固定不变时,二电极两端产生的感生电动势只与被测液体的平均流速成正比。

这样，流过测量管横截面的液体的体积流量可写作
4V D q B πε=
由上式可知，体积流量V q 与感生电动势ε成线性关系，而与其他物理参数的变化无关。

也就是说，测得的体积流量不受流体温度、压力、密度、粘度等参数的影响。

上式仅适用于B 为匀强磁场．且流体为轴对称流动的情况，否则要进行修正。

磁场B 可以是稳恒磁场，也可以是交变磁场，例如正弦交流场或矩形波交变场。

电磁流量计由变送器和转换器两部分组成。

变送器的作用是将流速(流量)信号转变为感生电动势ε。

转换器将变送器送来的电压信号放大，并线性地转换成标准电信号输出，并由显示仪表显示出流量数值和进行积算，也可作远距离传送。

这种流量计的特点为：
①输入与输出量完全为线性关系，便于刻度标定；
②输出信号只与流量（或流速）有关，而与流体的其他性质无关，适于测量各种复杂的流体；
③流量计安装在管道外，安装方便；
④要求流体的导电性、导电率越高越好，不能测不导电的流体（如气体、蒸汽等）； ⑤感应电势信号需放大，因此电路复杂，成本高。

附录二 涡轮气体流量计
涡轮流量计实质上为一零功率输出的涡轮机，它的工作过程是，当被测流体流过涡轮流量计时，推动涡轮旋转，高导磁性的涡轮叶片就周期性地经过磁钢，使磁路的磁阻同样周期性地变化，线圈中的磁通量也跟着发生周期性的变化，线圈中便感应出电脉冲信号。

在一定的流量范围内、一定的流体粘度下，涡轮转速与流速成正比，脉冲的频率与涡轮的转速成正比，也即与流量成正比。

这种电信号经前置放大器放大整形成矩形脉冲后，送入电子计数器或电子频率计，累计流体总量或指示流量。

涡轮流量计的优点是精度高，可达0.5级。

反应快，可小于50ms ，压力降不小于0.03MPa 。

耐压高，最高可达50MPa ，体积小以及输出电信号可远程传送等。

它的缺点是制造困难、成本高；又因涡轮高速转动，其轴承易磨损，这就限制了它在一般场合的使用。

目前主要用于测量精度要求高、流量变化快的场合。

使用涡轮流量计时，一般应加装过滤器，以保持被测介质的干净，减少磨损，并防止涡轮被卡死。

安装时，必须保证流量计前后有一定的直管段，以使流向较稳定，减少测量误
差。

附录三差压变送器
电容式压力变送器中，以测压弹性膜片为电容器的可动极板，它与固定极板之间形成一可变电容。

随被测压力变化，膜片产生位移，使电容器的可动极板与固定极板之间的距离可变，从而改变了电容器的电容量，这样就完成了压力信号与电容量之间的变换。

将激励电压加于电容器，产生的交变电流经整形、控制、放大，输出4～20mA直流电流。

这就是电容式（差压）变送器的基本工作原理。

测量部分转换部分
变换过程示意
在差压式传感器中，当被测压力作用于隔离膜片时，通过硅油使测量膜片产生与压力成正比的位移，从而改变了可动极板与固定极板间的距离，引起电容变化，此电容变化通过引线传给测量电路。

电容式传感器一般由两部分构成，测量部分和转换部分。

测量部分包括差压—位移转换和位移电容转换，位移与差压成线性关系。

采用差动式可以提高灵敏度和改善非线性。

因此，应限制极板的相对位移量。

转换部分一般包括解调器、振荡器、振荡控制器、调零电路、调量程电路、电流控制放大器、电流转换器、电流限制器、反向保护等部分。

附录四 IMP 3595
本试验所用的数据采集系统由工控机和Solarton IMP3595系列数据采集单元构成。

IMP3595系统的优点为：
(1)功耗低，热稳定性好（使用CMOS元件）；
(2)采用变压器耦合技术，测量电路与计算机之间有500伏特的隔离度，确保计算机安全；
(3)采用16位脉冲调宽模/数转换技术，精度高，速度快；
(4)分布式数据采集及处理，每块IMP板都有数据处理功能，数据采集速度不受使用IMP 板的数量的影响；。